论文总字数：15481字

摘 要

直流电机拥有不错的调速效果和启动转矩强等众多优势。所以大多行业内皆有身影，具有卓越的发展前景。现在直流传动控制系统的控制核心普遍采用单片机。

本篇文章主要是采用STC89C52单片机的一类PMW直流电机脉宽调速系统。直流电机调速系统的核心控制元件使用STC89C52单片机后，解决了原先模拟电路上面的设计缺陷，直流电机速率的可控性加强，效率提高，价格便宜，使用价值更强。

关键词：直流电机；PMW脉宽调速；STC89C52

DC speed regulation and control software design

Abstract

DC motor has good speed control effect and strong starting torque and many other advantages. So most of the industry have a figure, with excellent prospects for development. Now the DC drive control system is the core of scm.

This article is mainly based on STC89C52 micro controller PMW DC motor speed control system. DC motor speed control system of the control of the core components using STC89C52 micro controller, solves the design defects of the original simulation circuit above, controllable DC motor speed to strengthen, improve efficiency, cheap price, more use value.

Key words: DC motor；PMW pulse width modulation；STC89C52

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 直流电机调速系统的研究意义 1

1.2 直流电机的主要结构 1

1.2.1 定子部分 1

1.2.2 转子部分 2

1.2.3 气隙 2

1.3本文研究的内容 3

第二章 直流调速系统的硬件设计 4

2.1设计方案综述 4

2.2硬件设计 5

2.2.1 单片机STC89C52 5

2.2.2 电源电路 8

2.2.3 双H桥电机驱动芯片 L298N 8

2.2.4 光电耦合器 11

2.2.5 8254可编程定时计数器 14

2.2.6 74HC08 15

2.2.7 按键功能 16

第三章 直流调速系统的软件设计 17

3.1 PWM技术简介 17

3.1.1 PWM介绍 17

3.1.2 PWM调速原理 17

3.2 软件设计 18

3.2.1系统总体框图 18

3.2.2系统总控制流程图 19

第四章 测试运行 20

4.1 测试运行的硬软件环境 20

4.1.1硬件环境 20

4.1.2软件环境 20

4.2 实验过程 20

4.2.1硬件连接与软件下载 20

4.2.2 测试过程 20

第五章 结束语 21

致 谢 22

参考文献（References） 23

附 录 24

第一章 引 言

1.1直流电机调速系统的研究意义

直流电机是日常用到比较多的电机之一。具有非常不错的制动性能和调速效果，此外它的力很矩大，可以抵挡住反复多次的冲击压力。在和交流电机对比下，直流电机较为昂贵，结构功能更为繁杂。平时的维护和养护上也不容易。不过直流电机拥有多次的无级调速和性能稳定等众多优势。所以大多行业内皆有身影，具有卓越的发展前景。尤其是工业生产中，系统更为看重在稳态误差的把控和动态性能的稳定。伴随社会日新月异的进步，直流传动控制系统的控制核心普遍采用单片机。

相比过往的模拟系统，调速系统在数字化进程后所具有的以下3类优势：

1.调速功能的提升

测速过程中用的是数字信号，也就是全数字化控制进程。所以能在大范围内精准的测量，加强控制速率的相应精准度和可靠性。控制电机的方法会更加得心应手。面对多种因素形如温度，噪音，湿度也能保持稳定。此外，模拟电路很难完成的控制方法和规律，形如自适应控制、最优控制等都会更为容易，使控制功能得到进一步提高。

2.运行可靠性的提升

硬件高度的集成化，零件触点和数量则大为降低。数字电路抗干扰功能更强，无工作点温漂，受温度等外界因素要小等问题，稳定性较强。单片机采用数字信号来实现功能，抗干扰性能高，灵活应变。则数字直流调速系统的稳定性比模拟直流要强的多。最终使用单片机完成数字化进程。

3.维修的便利性

单片机能连接计算机，计算机自身本来就带有其基本功能，比如收集，加工，存储和显示等功能。针对系统的运行状况可以及时的采取诊断和记忆，且对产生错误的时刻、类型采取分析和记忆，因此维修方便，周期更短。

1.2直流电机的主要结构

图1.1是剖面结构图。大体有定子，转子和气隙等3个环节。数字标号分别为：1.换向器；2.电刷装置；3.机座；4.主磁极；5.换向极；6.端盖；7.风扇；8.电枢绕组；9.电枢铁心。主要构成单元如下所示：

1.2.1 定子部分

1.主磁极 主磁极由主极铁芯和励磁绕组构成。功能为形成特定的磁场在气隙中。主磁铁可以使用永久磁铁，叫做永磁直流电机。

2.换向极 亦可称为附加极,具体位置在相邻磁铁的几何中心线上,作用是使换向能力变强。

3.机座 直流电机的机座既为磁的通路也可有固定效果。故机座既要导磁面积,也要足量的刚度和机械强度。换向要求高的电机,机座采取薄钢板冲片叠压。

4.电刷装置 换向器与电刷并合，达到逆变或整流。

1.2.2 转子部分

(1) 电枢铁芯 电机主磁路中的重要环节之一。为了减低电枢铁芯在电枢旋转时损耗，一般电枢铁芯取用0.5mm厚度的绝缘硅钢片合成。

(2) 电枢绕组 形成感应电动势的器件。直流电机的电枢圆周上有单匝或多匝线圈等面积排布，当电机转动时快速切割相应线圈则会生成感应电动势。

(3) 换向器 换向器是用来确保电枢导体的电流流向稳定。电枢绕组组成零部件里有众多元件，2个引出端都分别连接着2个换向片，换向器就是这些彼此互相绝缘的换向片构成。

图1.1 直流电机结构图

1.2.3 气隙

主磁路的一个环节就是气隙，而其是定子磁极和电枢之间自然携带的缝隙。磁场电机可以于气隙中开展电能转换，电机的正常工作会明显受到气隙波动的影响。较小规模的电机的气隙大约在1-3mm，而电机规模越大气隙也就随之变大。

1.3本文研究的内容

本次实验选择采用STC89C52单片机作为控制元件管理直流电机，结合PWM实现功能调速，形如讲解PWM的原理，工作方法和控制占空比的具体操作。控制对象是小直流电机，通过外围的键盘按键完成电机的启动与制动，正转和反转，速度的变化等一系列响应，最终得出实验现象和实验数据。

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